PROPRIEDADES ÓPTICAS

Fotoluminescência (PL)

Um método bastante utilizado no estudo de semicondutores é estudar a recombinação óptica e seus mecanismos. Basicamente, para que haja esta recombinação, é necessário que os portadores da banda de valência sejam excitados para a banda de condução (Figura 1) através de um adicional de energia. Neste caso, podemos dizer que os elétrons excitados deixaram vacâncias na banda de valência, as quais tratamos como partículas chamadas de buracos. Para que haja excitação óptica, é necessário que a energia do fóton incidente seja maior que a energia de gap ( E = h v, onde v é a frequência da onda incidente), ou seja, que o material absorva esse fóton incidente. Se a energia do fóton é menor que a energia do gap, o fóton é transmitido através do material, ou seja, o material é transparente para este fóton.

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Fotoluminescência de um único ponto quântico (quantum dot) de InP sobre GaAs em função do campo magnético B (temperatura de 2 K)

Fotoluminescência de Excitação (PLE)

Micro-fotoluminescência (uPL)

Magneto-Fotoluminescência (magneto-PL)

Raman

Entretanto, o fóton emitido pode carregar mais informações. Como o elétron possui carga negativa e o buraco carga positiva, existe uma interação coulombiana entre eles. Esta interação gera um estado ligado denominado éxciton, com energia ligeiramente abaixo da banda de condução. Em experimentos em baixas temperaturas, por exemplo, em GaAs, pode-se medir esta emissão excitônica como 4,2 meV abaixo do gap do GaAs. Desta maneira, a fotoluminescência, também chamada de PL, é uma ferramenta que nos fornece informações sobre as propriedades das bandas de valência e condução, além da interação coulombiana entre os portadores, defeitos, níveis doadores e aceitadores...